姚秀忠 ，馮 豪 ，陳文芳 ，饒圣祥 ，孫 非 ，王 鶴 ，曾蒙蘇

（1.復旦大學附屬中山醫(yī)院放射科，上海 200032；2.GE中國Healthcare，上海 201203）

磁共振彌散加權成像（DWI）是基于水分子布朗運動的不同對組織病理特征進行評價，且其成像速度快及圖像后處理簡單，實用性強，從而成為國內外眾多學者的研究熱點。由于其快速及高信噪比，自旋回波平面回波序列（SE-EPI）被廣泛用于顱腦和上腹部DWI。為了突出上腹部病灶對比度，通常要結合一定的脂肪抑制技術如頻率選擇或反轉回復，而并行采集技術的應用可以進一步抑制由于高速梯度切換所帶來的圖像扭曲偽影[1]和縮短掃描時間。為了增加DWI的穩(wěn)定性和提高其對肝內病灶定量及定性的診斷率，除常規(guī)應用較多的憋氣DWI外，呼吸門控DWI、呼吸門控背景抑制DWI、自由呼吸背景抑制DWI都在探索性研究中[2-3]。3.0T主磁場強度使得圖像信噪比（SNR）理論上比1.5T提升2倍[4]，從而成為高空間分辨率及縮短腹部成像時間的基石。然而，與1.5T磁共振比較，3.0T磁共振所帶來的更大的能量沉積、磁敏感偽影、呼吸運動以及胰腺周圍腸道和血管運動的敏感性使得胰腺DWI更具有挑戰(zhàn)性。因此，本研究旨在分析比較3.0T磁共振上不同DWI序列在正常胰腺中的偽影及SNR，通過高磁場強度下所產生的各種負面效應及優(yōu)勢進行綜合評價，從而提出3.0T磁共振的適用于胰腺檢查的最優(yōu)DWI序列。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

2011年 1—12月，30例年齡 35～70歲的正常志愿者，其中男16例，女14例，平均55.7歲納入本次研究。所有正常志愿者及患者行MR檢查前禁飲食6小時，受檢者仰臥位，呼吸幅度及頻率保持均勻，憋氣方式采用呼氣末憋氣。

1.2 磁共振DWI掃描參數(shù)

應 用 臨 床 用 3.0T MR儀（Signa HDX，GE Medical Systems，Milwaukee，Wis，USA），8 通道相控陣表面線圈。三平面定位后，行常規(guī)T1WI，T2WI，MRCP，DWI及脂肪抑制T1WI平掃，具體參數(shù)如下：常規(guī)T1WI：憋氣快速擾相梯度回波序列（FSPGR），橫斷面掃描，0.5 激勵次數(shù)（NEX），TR/TE=285/2.1 ms，層厚5 mm，層距2 mm，帶寬83.3 KHz，F(xiàn)OV 400×400 mm，矩陣 192×256，翻轉角 60°，掃描時間 18 s。掃描范圍覆蓋整個肝臟及胰腺。采用屏氣掃描。常規(guī)T2WI：頻率飽和脂肪抑制呼吸門控快速自旋回波（FSE），橫斷面掃描，2 次 NEX，TR/TE=4 500～7 100/88 ms，層厚5 mm，層距2 mm，帶寬83.3 KHz，F(xiàn)OV 400×300 mm，矩陣 320×224，掃描時間 2.15～3.10min。掃描范圍覆蓋整個肝臟及胰腺。MRCP：二維厚層塊憋氣單次激發(fā)快速自旋回波序列（SSFSE），斜冠狀位掃描，0.92NEX，TR/TE=7 000/1 228 ms，層厚 50 mm，帶寬 83.3 KHz，F(xiàn)OV 300×300 mm，矩陣 288×288，掃描時間16 s，3層。DWI掃描方法：所有DWI序列均基于SE-EPI序列成像，成像序列包括憋氣DWI（彌散梯度為三方向）、憋氣DWI（彌散梯度為單方向）、呼吸門控DWI、呼吸門控背景抑制DWI、自由呼吸背景抑制DWI和憋氣背景抑制DWI，層厚5 mm，層距2 mm，帶寬 250 KHz，F(xiàn)OV 400×280 mm，矩陣 130×96，背景抑制采用翻轉恢復（IR），翻轉時間（TI）為220 ms（本研究中曾應用頻率飽和作為背景抑制的方法，但是由于皮下脂肪不能完全抑制，導致相位方向的偽影與腹部臟器甚至胰腺重疊，圖像質量明顯下降，因此放棄頻率飽和方法），b值為0和600 s/mm2，其余掃描參數(shù)見表1。

1.3 數(shù)據采集與分析

表1 3.0T不同DWI序列參數(shù)

評價3.0T MR各彌散序列各層面的偽影及圖像模糊程度，由兩位高年資消化系統(tǒng)影像醫(yī)師將所有胰腺顯示層面上以0（圖像質量好，無偽影）、1（圖像質量較好，基本不影響測量）、2（圖像質量差，無法測量但胰腺輪廓尚在）及3（圖像質量差，無胰腺輪廓（胰腺缺如或斷層）），記分并取得一致意見，然后記和并除以胰腺層面數(shù)。在GE Advantage Workstation 4.3工作站上分別測量并計算3.0T MR所得各彌散序列圖像正常胰腺（胰頭、胰體及胰尾）的SNR具體公式如下：SNR＝S胰腺實質/S背景1/2，其中 S胰腺實質及 S背景分邊代表所測量胰腺實質及相位方向上圖像背景噪聲的平均信號強度。根據需要選取圓形或橢圓形興趣區(qū)（ROI），既要使ROI盡量大，又要確實在目標組織內，避開偽影，圖像背景信號值的測量選取3個同樣大小的橢圓形ROI并取其平均值。

1.4 統(tǒng)計學方法

應用SPSS 16.0統(tǒng)計學軟件，分析評價各序列圖像偽影評分及胰腺實質SNR，數(shù)據呈正態(tài)分布及方差齊性時用單因素方差分析和LSD檢驗，方差不齊時進行數(shù)據轉換或者非參數(shù)檢驗，以P<0.05為有統(tǒng)計學意義。

2 結果

在3.0T MR上，6種彌散序列中，正常胰腺均可出現(xiàn)上述魚尾紋狀（圖1）、濾泡狀（圖2）、胡椒鹽狀偽影（圖3）及圖像斷層或缺如現(xiàn)象（圖4）。背景抑制DWI與憋氣無背景抑制DWI相比較，胰腺所顯示的魚尾紋狀和濾泡狀偽影明顯減少；憋氣背景抑制DWI圖像的胰腺斷層或缺如現(xiàn)象出現(xiàn)較其它序列增多。在自由呼吸背景抑制DWI圖像中，胰腺邊緣輪廓較其它序列模糊（圖5），在無背景抑制的呼吸門控DWI與憋氣DWI中，正常胰腺大多表現(xiàn)為高信號（圖5），但是，呼吸門控DWI顯示正常胰腺實質的信號比憋氣DWI更加均勻；而在背景抑制DWI，正常胰腺表現(xiàn)為低信號（圖5），胰腺信號相對更加均勻。呼吸門控及自由呼吸的DWI與憋氣DWI相比較，胰腺體部在前者中較容易受殘余胃液的影響，導致條狀高信號掩蓋正常胰腺信號，另外，呼吸門控及自由呼吸的DWI比憋氣DWI更容易導致變形偽影。

正常胰腺在不同DWI序列中所顯示的偽影評分（表2）統(tǒng)計學有明顯差異，F(xiàn) 值為 13.053，P＜0.001；呼吸門控背景抑制DWI偽影顯示最少，憋氣背景抑制DWI偽影顯示最多；其中呼吸門控背景抑制DWI與憋氣DWI序列有明顯統(tǒng)計學差異，呼吸門控及自由呼吸背景抑制DWI分別與憋氣背景抑制和三方向彌散梯度憋氣DWI有統(tǒng)計學差異，憋氣背景抑制DWI與其它序列均有統(tǒng)計學差異，而呼吸門控DWI、呼吸門控背景抑制DWI及自由呼吸背景抑制DWI三者之間無統(tǒng)計學差異，三方向彌散梯度憋氣DWI與單方向彌散梯度憋氣DWI之間無統(tǒng)計學差異（表 3）。

圖5 圖5a：FB600+BS，胰腺輪廓模糊，胰腺實質呈均勻低信號；圖5b：TRIG600+BS，胰腺輪廓清晰，胰腺實質呈均勻低信號；圖5c：TRIG600，胰腺輪廓清晰，胰腺實質呈不均勻較高信號；圖5d：BH600ALL，胰腺輪廓清晰，胰腺實質信號不均勻；圖5e：BH600SI，胰腺輪廓清晰，胰腺實質信號不均勻；圖5f：為圖5d上一層面正常胰腺BH600ALL，胰腺輪廓清晰，可見魚尾紋狀偽影，胰腺實質呈不均勻高信號。Figure 5. Figure 5a:FB600+BS,normal pancreas displayed homogeneous hypointensity with the blurring contour.Figure 5b:TRIG600+BS,normal pancreas displayed homogeneous hypointensity with the clear contour.Figure 5c:TRIG600,normal pancreas displayed heterogeneous hyperintensity with the clear contour.Figure 5d:BH600ALL,normal pancreas displayed heterogeneous signal intensity with the clear contour.Figure 5e:BH600SI,normal pancreas displayed heterogeneous signal intensity with clear contour.Figure 5f:BH600ALL,the upper level slice of Figure 5d,normal pancreas displayed heterogeneous hyperintensity with the clear contour and fishtail lines like artifacts.

正常胰腺在不同序列上的SNR有明顯統(tǒng)計學差異，F(xiàn) 值為 219.468，P＜0.001（表 4）；背景抑制彌散序列包括TRIG600+BS、FB600+BS及BH600+BS上胰腺的SNR明顯低于無背景抑制彌散序列：BH600ALL、BH600SI及 TRIG600； 其中，BH600+BS中胰腺的SNR最低，與其它序列有明顯統(tǒng)計學差異，TRIG600 最高，與 BH600SI、TRIG600+BS、FB600+BS及BH600+BS有明顯統(tǒng)計學差異，而BH600ALL與BH600SI及TRIG600無統(tǒng)計學差異，TRIG600+BS與FB600+BS之間亦無統(tǒng)計學差異（表5，圖6）。

在不同彌散序列中，胰頭、胰體及胰尾的SNR均逐漸增加（表3）。在TRIG600+BS及BH600+BS序列中，胰頭、胰體及胰尾的SNR有統(tǒng)計學差異，F(xiàn)值分別為8.749及3.646，P值分別為0.01和0.035；前者表現(xiàn)為胰頭與胰體及胰尾的SNR有統(tǒng)計學差異，P值分別為0.018和0.000 155，而胰體尾之間無統(tǒng)計學差異（P=0.099），后者表現(xiàn)為胰頭與胰尾的SNR有統(tǒng)計學差異（P=0.012），而胰頭與胰體及胰體與胰尾無統(tǒng)計學差異，P值分別為0.065和0.478。在 BH600ALL、BH600SI、TRIG600 及 FB600+BS 四個DWI序列中，胰頭、胰體及胰尾的SNR無統(tǒng)計學差異，F(xiàn) 值分別為 2.041、1.478、2.910 和 1.785，P 值分 別 為 0.143、0.240、0.066 和 0.180， 但 是 在TRIG600中，LSD兩兩檢驗顯示胰頭與胰體及胰尾的SNR之間有統(tǒng)計學差異，P值分別為0.042和0.044，胰體尾之間無統(tǒng)計學差異（P=0.984）。

3 討論

影響MR圖像正常觀察及計量分析的主要因素包括偽影及圖像的SNR。在3.0T場強下，DWI圖像的偽影及SNR一般與患者的呼吸、胰周腸道及血管生理運動、DWI信號采集方式及b值的大小相關。通常情況下，患者呼吸不配合及b值的增加，均會導致偽影程度愈加嚴重，且圖像SNR降低。3.0T MR胰腺DWI所見到的偽影包括魚尾紋狀、濾泡狀、胡椒鹽狀及圖像斷層或缺如現(xiàn)象。魚尾紋狀與濾泡狀偽影大多由于3.0T MR對胰腺及其周圍小或毛細血管波動的敏感性增加而引起，多分布在相位編碼方向上。胡椒鹽狀偽影多呈云霧狀混雜泥沙樣高低不等信號局限性的分布于胰腺某一部位，大多由于3.0T MR對胰腺周圍胃腸道氣體蠕動而引起。本研究基于 SE-EPI序列， 評價 BH600ALL、BH600SI、TRIG600、TRIG600+BS、FB600+BS 及 BH600+BS 六個DWI序列正常胰腺中的偽影情況。其中TRIG600+BS的偽影評分最低，為0.39±0.28，圖像質量最好，與BH600ALL、BH600SI及BH600+BS的圖像質量評分有明顯統(tǒng)計學差異，而與TRIG600及FB600+BS無明顯統(tǒng)計學差異。在6個彌散序列中，以BH600+BS彌散序列的圖像質量最差，評分最高，為1.50±0.58，與其它各序列的偽影評分均有明顯統(tǒng)計學差異，主要原因是BH600+BS序列在翻轉恢復背景抑制后，彌散梯度信號采集時間短，經過2個激勵后，圖像SNR明顯下降，同時胰腺周圍胃腸蠕動的影響所致場強不均勻的磁敏感偽影，導致胰腺斷層及圖像缺如現(xiàn)象明顯增多。憋氣DWI的正常胰腺信號強度會出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，表現(xiàn)為部分區(qū)域信號較高，部分區(qū)域信號較低。最大的可能就是胰腺作為不規(guī)則線性器官，實質內脂肪沉積的分布區(qū)域不相一致，另外周圍胃腸內氣體蠕動導致胰腺局部場強不均勻性而導致水分子失相的程度不一樣而導致胰腺內信號不均勻。

表2 正常人胰腺不同DWI序列偽影評分表

表3 正常人胰腺不同DWI序列偽影評分LSD兩兩檢驗（P值）

注：1：統(tǒng)計學有差異。

注：不同DWI的SNR有明顯統(tǒng)計學差異，F(xiàn)=219.468，P＜0.001。

圖6 正常胰腺在不同DWI序列上的SNR比較，圖6a～6f分別為BH600ALL、BH600SI、TRIG600、TRIG600+BS、FB600+BS及 BH600+BS DWI序列；圖6a～6c的正常胰頭SNR高于圖6d～6f，圖6c的正常胰頭SNR最高，圖6f的正常胰頭SNR最低，影響正常胰頭顯示，圖6a～6c的正常胰頭為高信號，且不均勻，圖6d及6e的正常胰頭為均勻低信號，圖6e中的正常胰頭較圖6d輪廓模糊。Figure 6. Comparisons of SNR of normal pancreas among different DWI sequences.DWI sequences of Figure 6a～6f were BH600ALL,BH600SI,TRIG600,TRIG600+BS,FB600+BS and BH600+BS respectively.SNR of Figure 6a～6c were higher than that of Figure 6d～6f.Figure 6c displayed the highest SNR,while Figure 6f disclosed the lowest SNR with abnormal signal intensity of pancreatic head.Figure 6a～6c demonstrated heterogeneous hyperintensity on pancreatic head.Figure 6d,6e disclosed homogeneous hypointensity on pancreatic head.Compared to the bluring pancreatic head on Figure 6e,pancreatic head on Figure 6d appeared clear.

胰腺與肝臟均是彌散各向同性器官。文獻報道，在頻率選擇翻轉飽和背景抑制憋氣DWI序列中，在X，Y及Z三軸方向彌散梯度的圖像質量均優(yōu)于單軸方向彌散梯度的圖像質量，盡管胰頭及胰體的圖像質量與各向同性及各向異性的圖像質量沒有統(tǒng)計學差異，但是胰尾的各向同性的圖像質量統(tǒng)計學上優(yōu)于各向異性[5]。本研究以憋氣Z軸彌散梯度的無背景抑制DWI作為對照，發(fā)現(xiàn)BH600SI的圖像偽影評分盡管低于X，Y及Z三軸方向彌散梯度的無背景抑制憋氣DWI圖像：BH600ALL，但統(tǒng)計學無差異。BH600ALL的彌散圖像評分統(tǒng)計學上均高于TRIG600、TRIG600+BS及 FB600+BS的圖像評分，圖像質量低于這三個序列。而BH600SI的彌散圖像評分統(tǒng)計學上僅高于TRIG600+BS，而與TRIG600及FB600+BS的圖像評分無差異。TRIG600、TRIG600+BS及FB600+BS三者之間的DWI圖像評分盡管無統(tǒng)計學差異，但是TRIG600和FB600+BS的圖像評分與圖像質量較差的BH600SI無統(tǒng)計學差異，而TRIG600+BS的圖像評分與BH600SI有明顯統(tǒng)計學差異，P值為0.007，因此認為TRIG600+BS的彌散圖像質量要相對優(yōu)于TRIG600及FB600+BS序列。另外，在TRIG600序列中的正常胰腺與BH600ALL及BH600SI一樣，多為高信號，但是信號不均勻的程度要低于后兩者。FB600+BS序列由于是自由呼吸背景抑制圖像，所顯示的DWI圖像中胰腺輪廓明顯比TRIG600+BS模糊，兩序列中胰腺實質信號多表現(xiàn)為均勻低信號。對于殘余胃液較多的志愿者，會出現(xiàn)條狀高信號掩蓋正常胰體信號或變形，這是TRIG600、TRIG600+BS及FB600+BS的共同缺點。總之，TRIG600+BS的DWI序列所顯示的胰腺信號強度為均勻一致低信號，胰腺輪廓清晰，圖像質量優(yōu)于其它5個DWI序列。

本 部 分 研 究 應 用 BH600ALL、BH600SI、TRIG600、TRIG600+BS、FB600+BS 及 BH600+BS 六個DWI序列，評價它們在正常胰腺中的SNR情況。其中TRIG600的SNR最高，統(tǒng)計學上明顯高于BH600SI、TRIG600+BS、FB600+BS 及 BH600+BS 四個序列；而以BH600+BS的SNR最低，統(tǒng)計學上明顯低于其它5個序列。在主磁場、線圈、FOV、矩陣、層厚、TE及帶寬一致的前提下，圖像的SNR與掃描序列、TR及采集次數(shù)有關。TR時間越長，采集次數(shù)越大，SNR越高。本研究中，DWI的基本序列皆為SE-EPI序列，TRIG600+BS、FB600+BS 及 BH600+BS在彌散梯度之前均有一個TI時間為220 ms的翻轉時間，因而所有組織的信號強度均下降，SNR也就明顯下降，統(tǒng)計學上低于無背景抑制的BH600ALL、BH600SI及 TRIG600 序列，BH600+BS不僅 TR 時間（4405ms）明顯少于 TRIG600+BS（7500）和 FB600+BS（8 000ms），而且激勵次數(shù)為 2，明顯少于 6次激勵的 TRIG600+BS和 FB600+BS，因此BH600+BS序列的SNR統(tǒng)計學上低于后兩者，后兩者的掃描參數(shù)基本相似，因此SNR統(tǒng)計學上無差異。BH600+BS的SNR最低，掃描時間為36 s，因此要進行兩次憋氣才能完成掃描，兩次憋氣的胰腺位置亦很有可能不匹配。在無背景抑制的BH600ALL、BH600SI及TRIG600序列中，它們的SNR由高到低依 次 為 TRIG600、BH600ALL 及 BH600SI， 其 中TRIG600與BH600SI之間的SNR統(tǒng)計學上有差異，而TRIG600與BH600ALL及BH600ALL與BH600SI無統(tǒng)計學差異。TRIG600與BH600ALL及BH600SI的掃描參數(shù)不同的是前者激勵次數(shù)為6，后兩者分別為2和4，前者的TR時間為7 500 ms，后兩者均為2 300 ms，因而TRIG600序列的SNR最高。理論上BH600SI的SNR應該為BH600ALL的21/2倍，但是本研究中，BH600ALL中胰腺的SNR略高于BH600SI，可能與前者為三個方向的彌散梯度權重，而后者僅為Z軸方向彌散梯度權重，導致胰腺實質信號強度更加不均勻，致使胰腺實質信號虛高有關。

在 BH600ALL、BH600SI、TRIG600、TRIG600+BS、FB600+BS及 BH600+BS六個 DWI序列中，胰頭、胰體及胰尾的SNR均逐漸增加。方差分析顯示TRIG600+BS和BH600+BS序列的胰頭、胰體及胰尾的SNR有統(tǒng)計學差異，而BH600ALL、BH600SI、TRIG600及FB600+BS序列的胰頭、胰體及胰尾的SNR無統(tǒng)計學差異。每一序列中胰頭、胰體及胰尾SNR的LSD兩兩檢驗顯示TRIG600+BS和TRIG600的胰頭與胰體及胰尾之間有統(tǒng)計學差異，而胰體尾之間無統(tǒng)計學差異，BH600+BS序列僅顯示胰頭與胰尾之間有統(tǒng)計學差異。胰體及胰尾SNR的增高可能與該部位與胰頭相比較更接近體部八通道表面線圈，胰體及胰尾信號強度相對較高，而胰頭位置深，距離線圈遠，實質信號強度相對較低，因此胰頭的SNR低于胰腺體尾部。BH600ALL和BH600SI序列中胰頭、胰體及胰尾的SNR之間無統(tǒng)計學差異，說明胰頭、胰體及胰尾距離線圈的生理位置與胰腺實質內信號強度的不均勻產生了假互補的現(xiàn)象，導致其SNR無明顯差異，而TRIG600相對于BH600ALL和BH600SI序列，信號不均勻程度低，多表現(xiàn)為均勻一致的高信號。FB600+BS序列由于每次信號采集時胰腺的位置隨著呼吸運動的變化而隨機變化，胰腺實質不同位置（邊緣和中心信號）的信號得到多次均勻，因此各部位SNR可能無明顯差異。TRIG600+BS、TRIG600和BH600+BS序列中胰腺的SNR能夠較為準確的反映胰頭、胰體及胰尾距離線圈的生理位置，但是BH600+BS序列中SNR太低，不能滿足圖像的觀察；盡管TRIG600+BS中胰腺的SNR低于TRIG600，但足以滿足圖像的觀察，且胰腺呈均勻低信號，而后者顯示胰腺的信號強度不如前者均勻，且為高信號。

總之，3.0T磁共振TRIG600+BS的DWI序列在正常胰腺中的魚尾紋狀、濾泡狀、胡椒鹽狀及圖像斷層或缺如現(xiàn)象等偽影明顯少于其它序列，盡管TRIG600+BS中胰腺的SNR低于TRIG600，但足以滿足圖像的觀察，且胰腺呈均勻低信號，有利于探查高信號的胰腺病變。

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